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小脑幕静脉窦及幕旁桥静脉的MR 三维重建成像研究

2021-06-14范雅操魏梁锋赵琳袁邦清王守森

中国临床解剖学杂志 2021年3期
关键词:箭头脑膜三维重建

范雅操,魏梁锋,赵琳,袁邦清,王守森

福建医科大学福总临床医学院(第900医院)神经外科,福州 350025

小脑幕静脉窦是小脑幕区脑静脉的重要引流途径,在颞枕叶浅静脉回流以及小脑静脉、脑干静脉回流中有重要作用。小脑幕位于颅后窝,其帐篷状结构有助于分散幕上脑组织对颅后窝的压力[1],但也使得走行其间的小脑幕静脉窦难以在影像学上获得准确辨认。目前对小脑幕窦的研究多集中于尸头解剖,或局限于外侧小脑幕窦的影像学研究,有关小脑幕窦的三维影像学研究尚未见文献报道。本研究运用多模态三维影像融合技术建立小脑幕-静脉融合模型,以便准确辨识小脑幕静脉窦及与之相连的桥静脉,并探讨其临床意义。

1 材料与方法

1.1 一般资料

随机选取本院PACS 系统在2016年1月至2019年11月期间,进行健康查体或为排除颅内静脉系统疾病而行三维对比增强磁共振静脉成像(3D CEMRV)检查者80例,其中男47例,女33例,年龄16~74岁,平均48岁。纳入标准:①因头痛、头晕及体检等行3D CE-MRV 检查;②临床资料完整。排除标准:①颅内占位累及小脑幕或相关硬脑膜静脉窦;②硬脑膜静脉窦或桥静脉血栓形成;③有颅脑外伤、脑血管畸形等病史;④有颅脑手术史。相关影像资料的获取已取得我院伦理委员会的批准(2015-013)。

1.2 研究方法

1.2.1 扫描 采用德国西门子公司的Siemens Skyra 3.0 T 磁共振机对目标区域行3D CE-MRV 扫描。使用高压注射器经肘前静脉注入钆喷替酸葡甲胺(Gd-DTPA),剂量0.3 mL/kg,注入速率2 mL/s。具体参数:重复时间(TR):2.6 ms;回波时间(TE):1.1 ms;视野(FOV):32 cm×32 cm;矩阵(Matrix):448×322;翻转角(FA):20°;层厚1.0 mm;层距1.0 mm;扫描时间:30 s。

1.2.2 三维重建成像 从PACS 系统下载患者的CE MRV 原始资料,保存为Dicom 格式并存入U 盘,通过U 盘导入Stealth Station S7神经导航系统(Medtronic,Inc,美国)。选用StealthViz 三维重建程序,分别重建3D 静脉模型及3D 小脑幕模型(图1)。成像选用VRT(virtual really technology)中的Specular 模式(图2)。使用Remove tool 和Level width 调节工具重建静脉模型,剪除影响观测的头皮脂肪信号;在Segmentation操作界面中进行小脑幕模型的重建,使用Brush tool工具,在二维图像中逐层勾勒小脑幕边界,通过联合轴位、矢状位、冠状位图像反复比对减小误差。将静脉模型设定为白色,小脑幕模型设定为蓝色,两个模型分别重建完成后融合成为3D 小脑幕-静脉模型。

图1 利用Stealth Station S7神经导航系统进行小脑幕-静脉三维重建A:神经导航系统三维重建操作界面B:在二维图像中逐层对小脑幕进行勾勒建模,联合轴位、矢状位、冠状位图像反复比对确定小脑幕边界C:显示小脑幕模型重建完成,剪除周围多余的血管和脂肪信号Fig.1 Three-dimensional reconstruction of tentorium-veins model was performed by using the Stealth Station S7 neuronavigator systemA: 3D reconstruction operation interface of neuronavigator system; B: Sketch the tentorium in 2D image layer by layer,and determine the tentorium boundary by combining axial position,sagittal position and coronal position image repeatedly,so as to improve the precision and accuracy of modeling; C:After the reconstructed tentorium was displayed in the model,it can be used to cut off redundant blood vessels and fat signals around

图2 采用VRT 中的Specular 模式分别重建3D 静脉模型及3D 小脑幕模型,并进行融合A:重建3D 静脉模型B:重建3D 小脑幕模型C:融合成小脑幕-静脉模型D:传统三维重建无法准确观察小脑幕窦及相连桥静脉E:重建小脑幕模型背面观 可观察到右侧幕上1支细小桥静脉进入小脑幕(箭头)F:正面观 两侧岩上静脉汇入岩上窦(空心箭头),两侧小脑半球静脉向上汇入小脑幕静脉窦(箭头)Fig.2:3D veins model and 3D tentorium model were reconstructed respectively with the Specular mode in VRT and then to be mixed togetherA:Reconstruction of 3D veins model; B:Reconstruction of 3D tentorium model; C:Fusion of the two into a tentorium-veins model; D:Traditional three-dimensional reconstruction can not accurately observe the tentorial sinus and the connected bridging veins;E:Back view:by reconstructing the tentorial model,a small bridging vein on the right tentorium can be observed to flow into the tentorium; F:Anterior view:the superior petrosal veins on both sides flow into the superior petrosal sinus(hollow arrows),and the hemispheric veins on both sides flow upward into the tentorial sinus(thick arrows)

1.2.3 观察指标 所有的三维重建图像由2位高年资神经放射科医生以双盲法分别判读,对意见不同的病例进行分析并最终达成共识,确定以下内容并记录:①小脑幕静脉窦的直径、宽度、分布位置(内侧型、中间型、外侧型)、引流方式、形态特点(长条形、人字形、环形);②幕上桥静脉的数量、汇入位置(横窦组、小脑幕组、岩部组),引流分型(单干型、多干型、烛台型、静脉湖型),Labbé静脉的显影率、与硬膜窦角的距离、与横窦的交角;③幕下桥静脉的数量、直径、汇入位置(小脑幕组、窦汇组、岩部组)。通过StealthViz 三维重建程序自带的长度和角度测量工具进行测量。

1.3 数据处理

所得数据用SPSS 22.0统计学软件进行处理分析,计数资料以百分比形式表示,统计学差异定义为P<0.05。统计结果用均数±标准差/最小值~最大值(±s/min~max)表示。

2 结果

2.1 三维静脉融合模型的显示效果

医学影像中的三维重建是指利用一系列的二维断层图像,重建并显示器官的三维模型[2]。包含有小脑幕、静脉的3D 静脉融合模型,不同的组织结构用不同颜色进行区分,对比度强,有良好的可视性;通过采用VRT 中的Specular 模式,与传统的二维图像或MIP显示效果相比,立体感、层次感更强,小脑幕内的静脉窦、邻近的桥静脉可清晰显示,明显观察到细微的桥静脉进入小脑幕的汇入点,将小脑幕内静脉和颞叶底面、枕叶顶面的脑皮质静脉区分开。在二维图像上显示重叠的脑静脉也可以轻易分辨出其空间位置关系,对重建模型的显示范围进行裁剪,只保留小脑幕相邻区域,以减少其他区域脑静脉对观测的干扰,有助于在不同方位了解各结构的位置关系。

2.2 小脑幕静脉窦的分型与形态特点

在80例(160侧)的重建图像中,有149侧存在小脑幕静脉窦,小脑幕窦的出现率为93%,小脑幕窦共有289个,平均每侧小脑幕有1.81个幕窦,最多的1侧有4个幕窦。小脑幕窦在不同性别组的显示率未发现统计学差异(P>0.05)。小脑幕由两层硬膜构成,小脑幕窦位于两层硬膜之间,其大小和形态差异很大,最小者4.5 mm×2.6 mm,最大者37.0 mm×5.2 mm(表1)。最常见的形状为长条形,共有205个,占幕窦总数的70.9%,此型是以锥形或长条状走行于小脑幕中,最终汇入静脉窦,常表现为起始端狭小而终端宽大;第二常见的为“人”字型,共56个,占幕窦总数的19.4%,该型表现为1支桥静脉的汇入口和两个幕窦的出口,或者是两个汇入口1个出口。环形数量较少,约占6.3%,即通过小幕窦连接邻近的硬脑膜窦,如连接横窦和直窦,横窦和岩上窦等。此外,还有一些形状不规则的幕窦。小脑幕窦常见的汇入部位依次为横窦(47.9%)、窦汇(23.7%)、直窦(19.1%)和岩上窦(9.3%)。最常见的汇入部位为横窦的中后部和窦汇处。

表1 各组小脑幕静脉窦的长度和宽度(,min~max)mmTab.1 The length and width of tentorial sinus(Mean±SD,min~max)mm

表1 各组小脑幕静脉窦的长度和宽度(,min~max)mmTab.1 The length and width of tentorial sinus(Mean±SD,min~max)mm

根据小脑幕窦的起始部位,将其分为内侧型、中央型和外侧型。内侧型数量最少,约占13%,主要引流小脑前部、中脑外侧面血液,通常汇入直窦、横窦和岩上窦,多表现为锥形或长条形。外侧型占小脑幕窦的21%,通常行程较短,多分布于小脑幕区的前后两端,前段的幕窦常为Labbé静脉汇入而形成,Labbé静脉在幕窦中走行约1 cm 左右后汇入横窦,而后段幕窦常出现于近窦汇处附近,多为长条形。中间型最为多见,约占幕窦总数的66%,可表现为长条形、人字形或环形,可汇入直窦、窦汇和横窦。

2.3 小脑幕上桥静脉的分型与形态特点

小脑幕上桥静脉引流颞叶和枕叶的底面、外侧面静脉血,汇入小脑幕区硬脑膜窦。本研究80例受检者160侧小脑幕面中共发现779条桥静脉,其中左侧401条,右侧378条。根据桥静脉在小脑幕上注入点位置的不同将其分为3组:①小脑幕组:汇入点位于小脑幕上,距离横窦边缘大于10 mm,通过小脑幕窦进入横窦;②横窦组:汇入点位于横窦或邻近横窦的小脑幕上,直接或间接经小脑幕窦汇入横窦;③岩部组:汇入点在硬脑膜窦角上或硬膜窦角的前方。其中横窦组桥静脉数目最多,约占55%(431条);其次是小脑幕组,约占32%(248条)。

本研究参考Guppy 等[3]的分型方法,根据形态和引流方式将桥静脉分为4种类型共421条(表2):①单干型:单支来自颞枕叶的桥静脉汇入硬脑膜窦;②多干型:来自颞枕叶的多条静脉,彼此相互独立汇入硬脑膜窦;③烛台型:多支起源于颞枕叶的静脉,在进入硬脑膜窦前汇成1条静脉,状如烛台;④静脉湖型:表现为走行于小脑幕两层硬脑膜之间的湖样静脉通道,颞枕叶桥静脉汇入硬脑膜窦前先进入静脉湖,通过静脉湖汇入硬脑膜窦。其中以“多干型”汇入颅底硬脑膜的约有39%(163条);单干型约占总数的27%(114条);烛台型约占22%(93条);静脉湖型约为12%(51条)。

表2 小脑幕上桥静脉注入点的形态及数目(例)Tab.2 Numbers of bridging veins from temporal and occipital lobes to the tentorium and the vein injection types (cases)

在160侧重建图像中均观察到Labbé静脉,本研究将岩上窦、横窦和乙状窦的交点定义为硬膜窦角,观察并测量了Labbé静脉汇入点距硬膜窦角的距离和Labbé静脉与横窦的交角(表3)。Labbé静脉距离硬膜窦角2.0~38.3 mm,平均(16.8±9.3)mm。Labbé静脉与横窦的交角呈锐角者共57%(91侧);呈直角者29%(46侧);呈钝角者14%(23侧)。有3条Labbé静脉直接汇入岩上窦,有109条Labbé静脉经过小脑幕窦进入横窦。

表3 Labbé静脉汇入点与硬膜窦角的距离及与横窦的交角类型Tab.3 Distance between Labbé vein injection point and dural sinus angle and the angle between Labbé vein and transverse sinus

2.4 小脑幕下桥静脉的分型与形态特点

小脑幕下桥静脉主要引流小脑和脑干的静脉血,可直接或经小脑幕窦间接汇入横窦、直窦、窦汇和岩上窦,在通过小脑幕窦汇入时,三维重建图像上的桥静脉末端扁平、变粗,常表现为汇入点显影不清、中断或造影剂积聚,可由此判断注入点位置。根据小脑幕汇入点位置的不同可将其分为小脑幕组、窦汇组、岩部组3组。在本研究中3组桥静脉的数量及直径无统计学差异(P>0.05)。①小脑幕组:主要来自小脑半球的枕面与后部,可直接或通过小脑幕窦间接引入窦汇、横窦。该组桥静脉平均数量为(1.1±0.6)支,平均直径(1.9±0.5)mm,在160侧模型中,有23侧未发现桥静脉;97侧以单干形式注入;40侧以多干形式汇入(彼此独立的多条桥静脉在同一位置注入硬脑膜窦)。80例中观察到177支小脑幕组桥静脉。②窦汇组:桥静脉通常由自小脑半球后部、下蚓部静脉汇合而成,汇入直窦或窦汇中。窦汇组的桥静脉平均数量为(1.5±1.1)支,平均直径(2.0±0.7)mm。在160侧模型中,有11侧未发现桥静脉;107侧以单干形式注入;42侧以多干形式汇入。80例中观察到245支窦汇组桥静脉。③岩部组:桥静脉起源于小脑半球的岩面与外侧、脑干,常在硬膜窦角前方汇入岩上窦,又称岩上静脉。岩部组的桥静脉平均数量为(1.2±0.6)支,平均直径(1.8±0.8)mm。在160侧模型中,每侧有至少1根桥静脉注入岩上窦。其中133侧以单干形式汇入,27侧以多干形式汇入。

图3 各种小脑幕静脉窦及幕上、下桥静脉形态A:小脑幕区上面观 左侧横窦边缘可见烛台型幕上桥静脉(箭头),“人”字形小脑幕窦(空心箭头)B:小脑幕区上面观 左侧Labbé静脉通过小脑幕窦到达横窦(箭头),环型小脑幕窦(空心箭头)C:小脑幕区上面观 左侧多干型桥静脉(箭头),右侧多支单干型桥静脉(空心箭头)D:小脑幕区上面观 左侧静脉湖型桥静脉(箭头),右侧烛台型桥静脉(空心箭头)E:小脑幕区上面观 左侧长条形小脑幕窦(箭头),右侧“人”字形小脑幕窦(空心箭头)F:小脑幕区上面观 左侧长条形静脉窦(箭头),环形小脑幕窦(空心箭头)G:小脑幕区正面观 右侧岩上静脉汇入岩上窦(箭头)H:小脑幕区正面观 幕下桥静脉直接汇入窦汇(箭头)I:小脑幕区侧面观 幕下桥静脉通过小脑幕窦间接汇入窦汇(箭头)Fig.3 Morphology of various tentorial venous sinuses and superior and inferior tentorial bridging veinsA:In the upper view of tentorium area:there are candelabra type bridging veins(thick arrow) and "herringbone" type tentorium sinus(hollow arrow)on the left transverse sinus margin;B:Upper view of tentorium area:Labbé vein on the left reaches transverse sinus(thick arrow) and circular tentorium sinus (hollow arrow) through tentorium sinus; C:Upper view of tentorium area:the left multiple stem type bridging veins(thick arrow)and the right single stem type bridging veins(hollow arrow);D:Upper view of tentorium area:the left vein is venous lakes type (thick arrow),the right candelabra type (hollow arrow); E:Upper view of tentorium area:the long left tentorium sinus(thick arrow) and the right "herringbone" tentorium sinus (hollow arrow); F:Upper view of tentorium area:long vein sinus (thick arrow)and circular tentorium sinus (hollow arrow) on the left; G:Anterior view of tentorium area:right superior petrosal vein converges into superior petrosal sinus (thick arrow); H:Anterior view of tentorial area:the inferior tentorial bridging vein directly converges into the sinus(thick arrow);I:Lateral view of tentorial area:the inferior tentorial bridging vein is connected to the confluence of the sinus through the intertentorial sinus(thick arrow)

3 讨论

本研究利用成像效果良好、可进行大样本研究的3D CE-MRV 扫描数据作为原始资料,首次建立小脑幕-静脉三维融合模型,可以全方位、任意角度观察、测量小脑幕区静脉的正常解剖形态与变异。通过将这一技术应用于小脑幕区的解剖研究,可以弥补以往影像观测技术的缺陷,为小脑幕及毗邻静脉的解剖形态研究提供新方法。在术前合理使用神经导航系统,可实现更好的术前规划、入路设计,减少不必要的颅骨切除,减少手术并发症,缩短手术时程[4]。

1934年Gibbs 在窦汇区静脉窦的解剖研究中,首先发现了小脑幕窦的存在。Browder 等[5]观察到静脉通道在小脑幕中极为常见,大多数小脑幕的中部血管分布最少。Oka 等[6]首先报道了小脑幕左右两侧各有两个通常不对称的静脉窦,并将其分为内侧窦和外侧窦。内侧窦接受小脑浅静脉的血液并流入直窦与横窦的交界处,外侧窦接受颞叶和枕叶侧面的静脉血并流入横窦。Muthukumar 等[7]根据小脑幕窦的分布位置、大小、形状和引流方式,将它们分为3种类型:I 型静脉窦最常见于小脑幕内侧1/3处,分支常呈鹿角形态,主要汇入直窦、窦汇和横窦内侧;Ⅱ型静脉窦最常见于小脑幕外侧1/3处,主要汇入横窦和岩上窦;Ⅲ型静脉窦位于小脑幕内侧1/3处。与I 型小脑幕窦相比无分支模式,主要汇入直窦、窦汇和横窦。通常情况下,由于颅内静脉系统存在广泛的侧支循环,小脑幕窦通过桥静脉与邻近结构存在广泛联系,阻断小脑幕窦不会产生明显的副作用[8];但是,当主要静脉通道被病变阻断时,小脑幕窦可能起主要的侧支循环作用,此时阻断小脑幕窦可能产生不良后果[9]。在开颅手术时,有时需切除一部分小脑幕以便于暴露脑深部病变。术前对小脑幕区静脉的三维重建观察,可了解其分布情况,有利于指导选择手术入路。本研究提示,小脑幕静脉窦主要位于小脑幕外侧及中后部,而在小脑幕前部分布较少,可于此处剪开小脑幕扩大手术视野。小脑幕窦走行不规则,剪开小脑幕时容易被误伤而影响静脉回流。术前通过三维影像观察,充分了解其走行、引流方式,在术中可以安全剪开部分小脑幕,增加桥静脉游离段的长度,使手术操作更加便利和安全。本研究中小脑幕窦的显示率与性别相关不明显,这与以往研究成果相同。

小脑幕桥静脉通常是指大脑颞枕叶浅静脉汇入小脑幕及幕周硬脑膜窦的终末部分,走行于硬脑膜窦和蛛网膜之间的静脉段。其中最重要的为Labbé静脉,又称下吻合静脉,是外侧裂与外侧窦之间最大的交通静脉。如手术损伤Labbé静脉,可引起失语、脑水肿和静脉性脑梗死。有研究发现,尽管手术中对Labbé静脉保护完好,术后患者仍出现脑肿胀、出血等静脉回流受阻表现[10],提示术中保护小脑幕上桥静脉同样重要。在经颞下入路手术中,常需要抬起颞叶以获得良好的手术视野,其间极易拉伤Labbé静脉。通过术前对三维重建图像的观察,可以设计避开桥静脉密集区域,有助于避免损伤Labbé静脉。本研究还观察到69%的Labbé静脉通过小脑幕窦到达横窦,这与Koperna 等[11]观察大致相符,提示术中应注意观察小脑幕窦的位置,可沿幕窦边缘剪开小脑幕,以减少对Labbé静脉的牵张力,增加手术暴露空间。本文测量了Labbé静脉与硬膜窦角的距离及其与横窦的夹角,呈锐角或钝角时,术中抬起颞叶的范围较大,不易损伤Labbé静脉,而直角时则容易损伤[12]。由于静脉系统不具备动脉系统的顺行压力,所以通过天幕通道的静脉血流可能会随着患者体位的改变而转换方向。Rosenblum 等[13]指出,在天幕入口处结扎幕上的桥静脉,可以避免在幕上桥静脉中形成血栓通过天幕传播到连接小脑的桥静脉,而导致小脑的出血性梗死。

在进行松果体区肿瘤手术时,可以选择幕下小脑上入路,术中为增加显露,常常需要切断上蚓静脉,目前已有出现小脑梗死及出血的相关报道[14]。在选择手术路径时,应考虑避开直径较大、数量较多的桥静脉区域,并充分游离路径中的桥静脉。幕下小脑上入路中分为正中路径、旁正中路径和外侧路径3种方式,由于幕下的窦汇区桥静脉分布比较集中,通过选择旁正中路径而非正中路径可望减少静脉损伤。

总之,通过建立小脑幕-静脉三维影像融合模型,可以立体、全面、直观地显示小脑幕区静脉的解剖形态,对了解小脑幕静脉窦的解剖分型和引流特点具有重要价值。术前进行充分的影像学评估,可指导手术入路规划,为保护术区静脉循环、减少术后并发症提供重要依据。

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